层状岩体磷矿床采空区失稳风险定量评价方法研究

摘要

现有层状岩体磷矿床采空区失稳分析方法很少考虑岩体力学参数的空间变异性。以杉树垭磷矿为研究背景，构建了能够表征岩体力学参数自相关性、互相关性及非高斯性的随机场，以层状岩体破坏接近度（FAI）为评价指标，建立了岩体单元破坏的极限状态方程，并借助Hermite随机多项式建立了随机岩体力学参数输入场与网格单元FAI输出场间的显式函数表达式。最后，采用蒙特卡洛法计算磷矿采空区网格单元破坏概率，实现了磷矿采空区失稳风险的定量评价。结果表明：参数随机场能够很好表征岩体力学参数的空间变异性，采空区失稳高风险区域（破坏概率≥70%）位于矿柱高度的中间部位，矿柱表面的破坏深度在2 m以内，与实际矿柱破坏位置与破坏深度相吻合。常规数值计算因计算结果指标分布差异,常面临难以判定磷矿采空区是否失稳的问题，而本文数值计算方法既考虑了层状岩体力学参数自相关性、互相关性及非高斯性的客观空间变异性特征，又实现了基于破坏概率的磷矿采空区失稳风险定量评价。

关键词

层状岩体 / 磷矿床 / 采空区 / 失稳风险 / 定量评价

基金资助

广西重点实验室开放课题（2019ZDX020）; 岩土力学与工程国家重点实验室开放基金课题（Z019007）